本系统提出了一种内河船舶航速智能优化方法,通过实时监测航行数据来优化航速。该方法包括获取船舶技术参数、实时航行状态信息,并计算排水量、螺旋桨推力、航行阻力及速度等关键数据。通过监测多个航段数据,建立线性方程组修正阻力、推力和水流速度的系数。进一步构建油耗模型,以降低油耗和航行时间为优化目标,结合NSGAⅡ和TOPSIS算法进行动态航速优化。该系统能够提高船舶功率计算的准确性,优化船速,提升能耗效率。
背景技术
在如今化石能源不断减少以及温室气体排放不断增加的大背景下,内河水运环保和经济成本比较优势明显,内河水运在交通运输行业占比不断提高。与海船相比,内河航道条件存在吃水浅、泥沙多和船舶密度大等问题,导内河船船体、螺旋桨容易变形受损;此外,内河船舶最佳航速受到航道季节水深变化、水流速度变化、船闸(升船机)调度要求等多方面影响,难以准确确定。
航速优化成为如今船舶节能减排的重要措施。相关研究表明船舶降速航行可以减少单位时间内的燃油消耗,但船舶一味的降速会使单航次的航行时间增加,甚至超过规定航期,这使得单航次的船舶燃油消耗总量和运营成本不一定减少。目前国内外航速优化研究中,大多通过经验公式计算油耗量,实际上经验公式计算精度不高,这也导致优化效果不明显。油耗量与气象、水文等因素关系密切,并且正因为实际航行过程中气象与水文的影响使实际航速与静水航速、实际油耗量与静水航行油耗量之间存在偏差。很多航速优化研究单一的追求减小排放或降低燃油消耗,但通过在航线某些子航段降低航速来降低燃油消耗的同时,跟航行时间有关的成本也会增加。
综上所述,为进一步提高内河船舶航行的燃油经济性、降低碳排放,基于内河船舶航行数据实现船体、螺旋桨状态的在线监测和航速优化是本领域技术人员亟待解决的关键技术问题。
实现思路